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प्रोटोस्पेसर एडजसेंट मोटिफ (पीएएम)

2008
  • Luciano Marraffini
  • Erik Sontheimer
Molecular biologist analyzing DNA sequence with focus on Protospacer Adjacent Motif in a laboratory.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ (पीएएम) एक छोटा, विशिष्ट डीएनए अनुक्रम है, जो आमतौर पर 2-6 बेस पेयर लंबा होता है, और कैस न्यूक्लिएज द्वारा लक्ष्य डीएनए अनुक्रम से जुड़ने और उसे काटने के लिए आवश्यक होता है। यह आक्रमणकारी डीएनए में लक्ष्य स्थल (प्रोटोस्पेस) के ठीक नीचे स्थित होता है। मेजबान के अपने डीएनए में पीएएम मौजूद नहीं होता है। CRISPR locus, which serves as a critical self-versus-non-self recognition mechanism, preventing autoimmune destruction.

प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ (पीएएम) की खोज, CRISPR-Cas प्रणाली की सटीक कार्यप्रणाली को समझने में एक महत्वपूर्ण मोड़ साबित हुई। शोधकर्ताओं ने पाया कि किसी भी डीएनए को लक्षित करके उसे काटने के लिए, लक्ष्य अनुक्रम के ठीक बगल में एक विशिष्ट लघु अनुक्रम (प्रोटोस्पेस) का होना आवश्यक है। व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्ट्रेप्टोकोकस पायोजेन्स से प्राप्त Cas9 प्रोटीन के लिए, यह अनुक्रम 5-NGG-3 है, जहाँ N कोई भी न्यूक्लियोटाइड हो सकता है। अपने गाइड आरएनए से युक्त Cas9 प्रोटीन, सबसे पहले डीएनए में इस PAM अनुक्रम की खोज करता है। PAM से जुड़ने पर ही प्रोटीन आसन्न डीएनए को खोलने और अपने गाइड आरएनए अनुक्रम से मिलान की जाँच करने का प्रयास करता है। यदि मिलान हो जाता है, तो Cas9 के न्यूक्लिएज डोमेन सक्रिय हो जाते हैं और दोहरे स्ट्रैंड को तोड़ देते हैं।

This PAM-dependent targeting mechanism is the key to how the system avoids attacking the bacterium’s own genome. The CRISPR array, from which the guide RNAs are derived, contains the same spacer sequences as the targets. However, the repeat sequences within the CRISPR array do not contain the PAM sequence. Consequently, the Cas9-gRNA complex cannot bind stably to the CRISPR locus itself, preventing an autoimmune catastrophe. This elegant solution for self/non-self discrimination is a hallmark of the system’s efficiency. For gene editing applications, the PAM requirement is a double-edged sword: it ensures specificity but also constrains the set of possible target sites in a genome. This has driven significant research into discovering or engineering Cas variants with different, more flexible, or even non-existent PAM requirements to make any part of the genome accessible to editing.

UNESCO Nomenclature: 2417
आणविक जीवविज्ञान

Type

जैव रासायनिक तंत्र

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • का लक्षण वर्णन क्रिस्पर-कैस9 सिस्टम के घटक
  • प्रोटीन-डीएनए बंधन अंतःक्रियाओं और विशिष्टता की समझ
  • डीएनए को लक्षित करने वाली प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में CRISPR की परिकल्पना
  • विभिन्न डीएनए सब्सट्रेट पर कैस प्रोटीन गतिविधि का परीक्षण करने के लिए इन विट्रो परख।

आवेदन

  • CRISPR-Cas9 जीन संपादन में गाइड RNA को डिजाइन करने के लिए एक महत्वपूर्ण नियम
  • जीनोम में संभावित ऑफ-टारगेट साइट्स की भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाना
  • परिवर्तित पैम विशिष्टताओं वाले कैस प्रोटीनों का इंजीनियरिंग करके संपादन योग्य जीनोमिक साइटों की सीमा का विस्तार करना।
  • उच्च-विश्वसनीयता वाले कैस9 वेरिएंट विकसित करने का आधार जो ऑफ-टारगेट प्रभावों को कम करते हैं

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • developing ‘pam-less’ cas nucleases through directed evolution for unrestricted genome editing
  • एक ऐसा नैदानिक ​​उपकरण बनाना जो केवल रोगजनक-विशिष्ट PAM अनुक्रम का पता लगाने पर ही सक्रिय हो।
  • एक डीएनए डेटा स्टोरेज सिस्टम को डिजाइन करना जिसमें PAM अनुक्रम फ़ाइल हेडर या इंडेक्स मार्कर के रूप में कार्य करता है
  • ऐसे कैस प्रोटीन का निर्माण करना जो मिथाइलेटेड डीएनए को पीएएम के रूप में पहचानते हैं, जिससे एपिजीनोम-विशिष्ट संपादन संभव हो पाता है।
  • creating a ‘pam-lock’ system where a therapeutic gene is only activated in cells containing a viral pam sequence
  • कृत्रिम जीवों में जटिल, बहु-जीन विनियमन के लिए ऑर्थोगोनल कैस-पाम युग्मों की एक लाइब्रेरी विकसित करना
  • using pam-binding domains as dna ‘stains’ for super-resolution microscopy of genomic regions
  • एक ऐसी प्रणाली का निर्माण करना जिसमें पीएएम की पहचान प्रकाश द्वारा सक्रिय हो, जिससे जीन संपादन पर स्थानिक-कालिक नियंत्रण प्राप्त हो सके।
  • engineering a cas protein that leaves a permanent ‘scar’ at the pam site after binding, creating a molecular event recorder
  • वायरल पैम अनुक्रमों के विकास की भविष्यवाणी करने के लिए एक कम्प्यूटेशनल उपकरण डिजाइन करना, क्योंकि वे क्रिस्पर दबाव से बच निकलते हैं।
संबंधित विषय: पीएएम, प्रोटोस्पेस एडजसेंट मोटिफ, कैस9, स्व-पहचान, डीएनए लक्ष्यीकरण, जीन संपादन, एस. पायोजेन्स, ऑफ-टारगेट, जैव रसायन, एनजीजी।

ऐतिहासिक संदर्भ

प्रोटोस्पेसर एडजसेंट मोटिफ (पीएएम)

1990
1997
2000
2008
1990
1990
1997
2000

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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